摘要：电力变压器的内部放电根据放电类型可分为气泡放电、悬浮放电、尖端放电、夹层放电和“驱流”放电；根据放电位置，可分为绕组放电、固体绝缘放电、油中放电、套管放电、磁屏蔽放电、分接开关放电等。针对变压器的这些内部放电现象，国内外出现了两大类检测方法：一类是电量检测法，主要有脉冲电流法、高频法和特高频电磁波法；另一类是非电量检测法，主要有声波法、超声波法和油色谱分析法。其中脉冲电流法和油色谱分析法早已收录入相关国家标准，并在全国范围推广使用，高频法、特高频电磁波法及超声法也已在国内电力系统带电检测中大量应用。
关键词：变压器；局部放电；带电检测；技术；应用；分析
1导言
随着经济的发展，社会用电量不断增加，对电力输变电系统的可靠性也提出了更高的要求，变压器作为电力输变电系统的核心设备，其运行的可靠性越来越受到人们的重视。影响变压器正常运行的主要原因为变压器绝缘缺陷引发的局部放电，它会导致绝缘结构的电气强度下降，最终导致绝缘击穿或沿面闪络。针对变压器内部的局部放电，国内外专家学者提出了多种检测方法，然而对检测方法的有效性却很少有人提及。
2局部放电带电检测方法
变压器发生局部放电时会伴随着电荷转移和电能损耗，还会产生电磁波、超声波等物理化学现象。根据局部放电过程的特性，提出了高频检测法、超声波检测法、特高频检测法等变压器局部放电带电检测方法。
2.1高频检测法
高频检测法是通过在地线上安装HFCT传感器，通过检测高频电流信号实现局部放电的检测。高频检测法也是通过局部放电产生的脉冲电流进行检测的，不同的是脉冲电流法通过检测阻抗的脉冲电压，而高频检测法则使用罗科夫斯基线圈的方式，在环状磁芯材料上围绕多圈导电线圈，高频电流穿过磁芯中心而引起的高频交变电磁场会在线圈上产生感应电压，以此获得视在放电量。
2.2超声波检测法
超声波检测法是依据检测局部放电时伴随产生的超声波来进行局部放电测量的，其原理为:当变压器发生局部放电时，分子间剧烈碰撞产生超声波脉冲，该超声波脉冲包括纵波、横波和表面波，这些超声波在介质中传播的特性不同，通过安装在变压器外壳上的超声波传感器捕捉到这些超声信号，再通过对超声信号的分析来判断放电量的大小。
2.3特高频检测法
特高频检测法是依据检测局部放电时伴随产生的特高频电磁波来进行测量的，其原理为:每一次局部放电都发生正负电荷中和，伴随有一个陡的电流脉冲，并向周围辐射电磁波。局部放电所辐射的电磁波的频谱特性与局部放电源的几何形状以及放电间隙的绝缘强度有关。通过UHF传感器对局部放电时产生的超高频电磁波信号进行检测，从而获得局部放电的相关信息，实现局部放电检测。
3局部放电带电检测方法分析
目前各网省公司均已广泛开展针对不同类型输变电设备的带电检测或在线检测工作，就局部放电带电检测而言比较成熟的方法有：超声波检测法、紫外线检测法、红外检测法、油色谱分析法，现就各种方法的原理及现场使用方法进行逐一分析。
3.1超声波检测法
当电气设备内部发生局部放电时，会伴随电气冲击、振动及声波。超声波法通过在设备外壳外壁(或腔体外壳内侧)预装超声波传感器来测量局部放电信号。其优点是超声波传感器与电气设备无电回路的联系，与设备的运行状态无关，不受设备电气参数影响。缺点是现场设备复杂时易受周围设备机械振动及环境背景噪声影响。同时受超声信号在金属、陶瓷及橡胶制品中衰减较大影响，通常情况下超声波局部放电不宜进行长距离的局部放电点检测，但在短距离探测过程中其定位精度较高。
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3.2紫外线检测法
紫外线的波长范围为100nm-400nm，这个波长范围与太阳光中的紫外线波长有交集，透过臭氧层的吸收最终到达地球表面的紫外线波长都在280nm以上，低于280nm的紫外线波长范围内都较少受到日光的干扰，把低于280nm的紫外线区域称为“日盲区”。因此在“日盲区”波长范围内对设备局部放电产生的紫外线进行观测可以取得较好的效果。紫外线成像系统的工作原理：设备接受到被测光源与背景光源的混合信号进入光学处理设备，被紫外光束分离器分离成可见光和紫外线，前者经过滤波和信号放大以后进入可见光镜头，后者通过“日盲”滤镜，滤掉日盲区以外的紫外线，并在紫外线感光元件上形成紫外图像，之后经过图像处理系统将两者叠加，就可在显示屏上看到实时图像与对应的紫外线产生情况。
3.3红外线检测法
红外热成像监测法即是通过热成像系统对电气设备的红外辐射强度进行测量，通过对电气设备外层温度的变化和差异间接判断出设备局部放电的位置和程度。辐射在穿透空气过程中其能量随着传输距离的增大成递减趋势，但由于大气中的不同成分（二氧化碳、臭氧、水蒸气）对不同波长辐射的吸收程度存在差异，通过实验室观察发现红外辐射在1μm-2.5μm、3μm-5μm、8μm-14μm这三个波长范围内被大气的吸收作用最弱，在这三个波长范围内对被测物体进行红外辐射检测收到的效果最好，这三个波长范围也被称为“大气窗口”。常用的红外检测设备选用的波段是3μm-5μm（短波）、8μm-14μm（长波）。目前变电、输电、检修等专业广泛使用的红外测温仪器，也叫做焦平面红外热像仪，其原理是通过高密度的半导体光电耦合元件（类似CCD或CMOS）将红外辐射信号转换成电信号，经信号处理系统输出到显示器。
3.4油色谱分析法
油溶解气色谱法（简称油色谱法）是一种通过检测溶解在绝缘油内所溶解气体成分间接对电气设备内部故障判断的一种方法。这种方法适用于使用矿物绝缘油作为绝缘材料的电气设备。常见设备如变压器及附属套管、PT、CT、油浸式电抗器等。其主要检测气体为H2、CH4、C2H6、C2H4、C2H2、CO和CO2等。
4结论
通过以上各种局部放电检测技术方法的应用分析，认为各种方法在发现变压器不同类型、不同位置放电时具有各自的有效性，因此，在对电力变压器进行局部放电检测时，应根据情况和初步分析的大体故障位置选择合理检测方法。首先局部放电脉冲电流法检测作为一种技术成熟的定量检测方法，在变压器新安装后、交接时或大修后，或怀疑变压器存在局部绝缘缺陷时开展，能够有效发现电气回路上、电气回路附近绝缘存在的缺陷，能够反映变压器的生产、制造和安装水平，是一种不可替代的检测手段。但该方法需停电进行，同时对于远离电气回路的放电情况，检测效果不明显。其次油色谱分析法也是一种比较成熟的局部放电检测方法，能有效发现绝缘的过热、放电等缺陷，是带电检测中最有效的检测方法之一。但该方法需要一个长期的监测过程，因而无法发现突发性故障，也无法进行故障定位。最后超声检测法，能够有效检测到靠近变压器箱壁附近的局部放电，且定位准确，但对于箱体深处（如绕组绝缘内部、套管处）的局部放电，检测具有一定的不确定度和难度，在电力变压器的离线和在线检测中，它是主要的辅助测量手段。同时，超声传感器的研发也出现了瓶颈，如超声传感器的灵敏度很低，无法在现场有效地测到信号，传感器的抗电磁干扰能力较差等。
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论文作者:王舶宇,李灏,李延亮
论文发表刊物:《电力设备》2018年第24期
论文发表时间:2019/1/8
标签：局部论文; 变压器论文; 超声波论文; 紫外线论文; 波长论文; 脉冲论文; 超声论文; 《电力设备》2018年第24期论文;